土木工程毕业设计（论文）-永蓝高速路基路面综合设计.doc

永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 目录 第一章 线形设计 1 第二章 边坡稳定性分析 手算 5 第三章 边坡稳定性分析 电算 14 第四章 挡土墙设计与验算 手算 23 第五章 挡土墙设计与验算 电算 29 第六章 排水工程设计 35 第七章 水泥混凝土路面设计 40 第八章 沥青混凝土路面设计 57 参考文献 69 致 谢 70 附录 附录 A 程序设计 附件 附件 开题报告 附件 英文译文及原文复印件 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 1 第一章 线形设计 1 1 平曲线的计算 平曲线包括直线 圆曲线和缓和曲线 直线设计要求 直线的运用应注意同地形与环境相协调 规范 规定 当设计速度 60 h 时 同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度 以 h 计 的 6 倍为宜 反向 曲线间直线最小长度以不小于设计速度的两倍为宜 圆曲线的最小长度一般要有 3s 行 程 圆曲线设计要求 在选用圆曲线半径时 最大半径值一般不应超过 10000 米 在 地形条件许可时 就力求使半径尽可能接近不设超高最小半径 在一般情况下或地形 有所限制时 应尽量采用大于一般最小半径 只有在地形特别困难不得已时 方可采 用极限最小半径 设计速度为 100km h 时 一般最小半径为 700m 极限最小半径为 400m 缓和曲线设计要求 缓和曲线是设置在直线与圆同线之间或半径相差较大的两个 转向相同的园曲线之间的一种曲率连续变化的曲线 其作用是使曲率连续变化 离心 加速度 超高横坡度及加宽逐渐变化 便于行车平稳 设计速度为 100km h 时 缓和 曲线长度一般值为 120m 最小值 85m 1 1 1 平曲线要素的计算 已知 JD1 圆曲线半径 R 1550m 转角 11 46 08 左 1 曲线总长 m R LL93 8615 180 圆总 计算 外距 mRRE15 412 2 sec 切线长 mRT15 8326 2 tan 切曲差 mLTJ931 172 总 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 2 1 1 2 各主点桩号的计算 已知 JD1 桩号为 K66 515 52 计算 直圆点桩号为 ZY JD T K66 188 73 曲中点桩号为 QZ ZY K66 515 65 2 总 L 圆直点桩号为 YZ ZY Ls K66 840 60 1 1 3 逐桩坐标表 表表 1 1 逐桩坐标表表逐桩坐标表表 坐 标坐 标 桩 号 N X E Y 桩 号 N X E Y K65 5002676339 3420659 44K65 9802675861 4420627 33 K65 5202676319 3420660 28K66 0002675841 7420623 78 K65 5402676299 4420660 93K66 0202675822 1420620 11 K65 5602676279 4420661 39K66 0402675802 4420616 34 K65 5802676259 4420661 66K66 0602675782 8420612 47 K65 6002676239 4420661 73K66 0802675763 2420608 53 K65 6202676219 4420661 62K66 1002675743 6420604 52 K65 6402676199 4420661 32K66 1202675724420600 45 K65 6602676179 4420660 83K66 1402675704 5420596 34 K65 6802676159 4420660 14K66 1602675684 9420592 2 K65 7002676139 4420659 27K66 1802675665 3420588 04 K65 7202676119 4420658 21K66 188 712675656 8420586 23 K65 7402676099 5420656 95K66 2002675645 8420583 87 K65 7602676079 5420655 51K66 2202675626 2420579 72 K65 7802676059 6420653 87K66 2402675606 6420575 6 K65 8002676039 7420652 05K66 2602675587 1420571 52 K65 8202676019 8420650 04K66 2802675567 5420567 5 K65 8402675999 9420647 83K66 3002675547 9420563 56 K65 8602675980420645 44K66 3202675528 2420559 73 K65 8802675960 2420642 86K66 3402675508 6420556 01 K65 888 712675951 6420641 68K66 3602675488 9420552 42 K65 9002675940 4420640 09K66 3802675469 2420548 99 K65 9202675920 6420637 14K66 388 712675460 6420547 55 K65 9402675900 9420634 02K66 4002675449 5420545 74 K65 9602675881 1420630 74K66 4202675429 7420542 66 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 3 K66 4402675409 9420539 75K66 7402675110 9420517 58 K66 4602675390 1420537 03K66 7602675091420517 3 K66 4802675370 3420534 49K66 7802675071420517 1 K66 5002675350 4420532 13K66 8002675051420516 96 K66 5202675330 5420529 96K66 8202675031420516 85 K66 5402675310 6420527 96K66 8402675011420516 76 K66 5602675290 7420526 14K66 840 602675010 4420516 75 K66 5802675270 8420524 5K66 8602674991420516 67 K66 6002675250 8420523 05K66 8802674971420516 57 K66 6202675230 9420521 78K66 9002674951420516 45 K66 6402675210 9420520 68K66 9202674931420516 3 K66 640 602675210 3420520 65K66 9402674911420516 1 K66 6602675190 9420519 77K66 9602674891420515 86 K66 6802675170 9420519 02K66 9802674871420515 55 K66 7002675150 9420518 42K67 0002674851420515 16 K66 7202675130 9420517 94 1 2 竖曲线的计算竖曲线的计算 1 2 1 竖曲线要素的计算 已知 第 1 变坡点 K65 840 高程 179 39m 竖曲线半径 R 10599m i 1 1 2 441 i 1 933 为凸形曲线 2 第 2 变坡点 K66 500 高程 166 63m 竖曲线半径 R 9768m i 1 993 21 i 2 222 为凹形曲线 2 计算得 竖曲线一 为凹形曲线 曲线长 0 74 34 1212 iiwmwRL8 7231 1211 切线长 外距 m L T8 7231 2 1 1 m R T E3 52 2 1 2 1 1 竖曲线二 同理求得 曲线长切线长 L 405 84m T 202 92m 外距 E 222 2 108m 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 4 1 2 2 竖曲线要点桩号及高程的计算 竖曲线一 起点桩号 K65 840 T K65 608 1 终点桩号 K65 840 T K66 071 85 1 变坡点对应桩号设计高程 174 10 E 175 86 竖曲线一起点设计高程 174 10 T i 173 53m 1 1 竖曲线一终点设计高程 167 89 T i 170 50m 1 2 竖曲线二 起点桩号 K66 500 T K66 297 终点桩号 K66 500 T K66 703 2 变坡点二对应桩号设计高程 157 06 E 168 74m 2 竖曲线二起点设计高程 167 89 T i 170 5m 21 竖曲线二终点设计高程 165 08 T i 171 08m 22 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 5 第二章 边坡稳定性分析 手算 一 一 典型断面 如图典型断面 如图 1 1 图1 验算断面k72 080 二 验算步骤 二 验算步骤 1 计算参数的的选用 2 荷载当量高度计算 3 4 5H 法确定滑动圆心辅助线 利用瑞典条分法进行路堤边坡稳定性验算 三 计算参数的选用 三 计算参数的选用 本路堤采用粘聚力 17kPa 摩擦角 230 天然容重为 18kN m3 粘土填筑 地 c 基土按纵断面地质概况为粉质粘土 荷载按公路 I 级设置 四 荷载当量高度计算 四 荷载当量高度计算 按以下公式将车辆荷载换算成当量土柱高 4 1 BL NQ h 0 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 6 式 4 1 中 N 横向最不利布载 最左车辆布设在左硬路肩边缘上 N 3 Q 一辆标准车辆荷载重 按规范取 550kN L 前后轮最大轴距 按规范取 12 8m 路基填料的容重 按参数选择 18kN m3 B 荷载横向分布宽度 表示如下 B Nb N 1 m d 式中 b 后轮轮距 按规范取 1 8m m 相邻两辆车后轮的中心间距 按规范取 1 3m d 轮胎着地宽度 按规范取 0 6m 则 B Nb N 1 m d 3 1 8 3 1 1 3 0 6 8 6m 故 3 550 18 8 6 12 8 0 83m BL NQ h 0 五 五 4 5H4 5H 法确定滑动圆心辅助线 法确定滑动圆心辅助线 1 如下图 2 计入当量土柱高 H 14 48m 近似边坡为 14 48 23 25 1 1 6 查辅助角值表 1 得 1 26 2 35 辅助角值表 表 1 坡度1 1 1 1 51 21 2 51 31 4 128 26 25 25 25 25 237 35 35 35 35 36 2 由坡脚 E 向下引竖线 EF EF 14 48m 自 F 点向右引水平线 FM 4 5H 65 16m 3 连接 ES 自 E 点作与 ES 成 1 26 夹角直线 自 S 点作与水平成 2 35 夹角 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 7 直线 两直线相交于 D 点 4 连接 MD 并向左上延长 即得滑动圆心辅助线 MD 图2 4 5H法滑动圆心辅助线 六 瑞典条分法进行路堤稳定性验算六 瑞典条分法进行路堤稳定性验算 1 过坡脚 E 点 绘制五条不同位置的滑动圆弧 通过路基中线 G 通过左 土 肩边缘 P 通过 GP 中点 N 通过 GN 中点 W 通过 NP 中点 Z 2 圆弧 1 如图 3 将圆弧 范围土体分成 8 条 圆心 O 97 半径 R 25 41 2 8 条 每条宽 5m 第 1 条宽 0 5m 图3 圆弧 条分图 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 8 2 计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角 i sin i Xi R 5 1 式 5 1 中 Xi 分段中心距圆心竖曲线的水平距离 圆心竖曲线左侧为负 右侧为正 R 滑动曲线半径 3 计算圆弧计算表 表 2 10 9266 930 391 1721 068 2519 38 20 8457 140 5411 4205 2111 34172 37 30 7145 230 7041 17741 06521 86526 15 40 5432 680 8456 51017855 97549 18 50 3922 950 9246 55837 9771 55326 78 60 2313 300 9764 781166 041134 78268 19 70 031 721 0042 65767 7767 3523 03 8 0 17 9 790 9935 25634 5625 26 107 87 9 0 36 21 100 9312 68228 24212 94 82 17 N i 5009 31 T i 1695 05 圆弧计算表 圆弧 Gi i KN Ni Gicos i KN Ti Gisin i KN L m 43 02 分段sin i icos i i m2 4 不计土条间相互作用力 土体极限平衡时有边坡稳定安全系数 1K 5 2 4 n i i n i i T CLNf K 1 1 式 5 2 中 tan tan23 0 42 CL 17 43 03 731 51N f 代入计算得 1 671K 3 圆弧 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 9 1 如图 4 将圆弧 范围土体分成 9 条 圆心 O2 71 半径 R 28 01 图4 圆弧 条分图 2 计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角 i 计算圆弧计算表 表 3 10 8342 380 745 84105 1277 6587 52 20 7338 200 7917 49314 82247 41229 74 30 6434 030 8317 26310 68257 49197 54 40 5329 130 8727 72498 96435 84266 14 50 4122 760 9227 72498 96460 12203 79 60 2816 030 9623 64425 52408 98120 62 70 169 040 9918 81338 58334 3753 67 80 031 921 0012 37222 66222 537 47 9 0 09 5 231 004 3878 8478 51 7 21 N i 2522 9 T i 1159 2 圆弧计算表 圆弧 Gi i KN Ni Gicos i KN Ti Gisin i KN L m 34 7 分段sin i icos i i m2 则 1 42 n i i n i i T CLNf K 1 2 4 圆弧 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 10 1 如图 5 将圆弧 范围土体分成 8 条 圆心 O3 47 半径 R 34 6 图5 圆弧 条分图 O3 2 计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角 i 计算圆弧计算表 表 4 10 7940 660 761 6930 4223 0824 00 20 7137 490 796 39115 0291 2682 04 30 6333 600 838 9160 2133 44100 38 40 5429 450 879 81176 58153 7695 33 50 4525 090 919 39169 02153 0876 60 60 3720 530 947 85141 3132 3351 78 70 2815 820 965 3395 9492 3126 84 80 1910 990 981 9234 5633 936 67 N i 813 17 T i 463 65 圆弧计算表 圆弧 Gi i KN Ni Gicos i KN Ti Gisin i KN L m 28 38 分段sin i icos i i m2 则 1 78 n i i n i i T CLNf K 1 3 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 11 5 圆弧 1 如图 6 将圆弧 范围土体分成 8 条 圆心 O4 84 半径 R 26 15 图6 圆弧 条分图 O4 2 计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角 i 计算圆弧计算表 表 5 10 8241 960 7417 3311 4231 55255 91 20 6635 320 8236 56658 08536 95437 13 30 5128 030 8845 3815 4719 72416 90 40 3620 090 9443 38780 84733 31279 79 50 137 360 9938 18687 24681 5788 57 60 053 001 0030 32545 76545 0128 59 7 0 10 5 750 9919 97359 46357 65 36 15 8 0 33 18 570 957 09127 62120 98 42 12 N i 3926 7 T i 1428 6 分段sin i icos i i m2 圆弧计算表 圆弧 Gi i KN Ni Gicos i KN Ti Gisin i KN L m 38 34 则 1 61 n i i n i i T CLNf K 1 4 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 12 6 圆弧 1 如图 7 将圆弧 范围土体分成 9 条 圆心 O5 57 半径 R 30 21 图7 圆弧 条分图 O5 2 计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角 i 计算圆弧计算表 表 6 10 8141 680 753 0354 5440 7344 43 20 7338 070 7913234184 22170 05 30 6333 660 8316288239 72180 84 40 5328 920 8816 82302 76265 00160 20 50 4323 900 9116 18291 24266 26125 34 60 3318 650 9514 34258 12244 5685 59 70 2313 220 9711 4205 2199 7647 77 80 137 660 997 48134 64133 4418 04 90 042 021 002 6447 5247 491 67 30 21 N i 1621 1 9 T i 833 93 圆弧计算表 圆弧 分段sin i icos i i m2 Gi i KN Ni Gicos i KN Ti Gisin i KN L m 则 1 43 n i i n i i T CLNf K 1 5 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 13 7 绘制 K 值曲线 图 8 求极限滑动面 图8 K值曲线 O1 02 O3 O4 05 K 1 42 由图可知 第二条滑动圆弧 O2 对应的稳定安全系数最小 为极限滑动面 此时 K Kminmin K K2 2 1 42 1 35 1 42 1 35 故 此边坡稳定性符合要求 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 14 第三章 边坡稳定性分析 电算 断面简图 计算简图 控制参数 采用规范 通用方法 计算目标 安全系数计算 滑裂面形状 圆弧滑动法 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 15 不考虑地震 坡面信息 坡面线段数 4 坡面线号 水平投影 m 竖直投影 m 超载数 1 8 500 5 660 0 2 2 000 0 000 0 3 12 000 8 000 0 4 13 000 0 000 1 超载1 距离0 750 m 宽8 600 m 荷载 10 50 10 50kPa 270 00 度 土层信息 上部土层数 1 层号 定位 重度 饱和重度 层顶线 孔隙水压 高 m kN m3 kN m3 倾角 度 力系数 1 13 660 18 000 20 000 0 000 层号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 kPa 度 力 kPa 擦角 度 1 25 000 30 000 35 000 15 000 层号 十字板T 强度增 十字板T水 强度增长系 kPa 长系数 下值 kPa 数水下值 1 下部土层数 1 层号 定位 重度 饱和重度 层顶线 孔隙水压 高 m kN m3 kN m3 倾角 度 力系数 深 m kN m3 kN m3 倾角 度 系数 1 13 660 16 000 20 000 1 000 层号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 kPa 度 力 kPa 擦角 度 1 15 000 15 000 10 000 8 000 层号 十字板T 强度增 十字板T水 强度增长系 kPa 长系数 下值 kPa 数水下值 1 不考虑水的作用 计算条件 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 16 圆弧稳定分析方法 Bishop法 土条重切向分力与滑动方向反向时 当抗滑力对待 稳定计算目标 指定圆心范围搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度 0 500 m 搜索范围最小X 1 200 m 搜索范围最大X 0 000 m 搜索范围最小Y 43 000 m 搜索范围最大Y 48 000 m 搜索时的圆心步长 2 000 m 搜索时的半径步长 2 000 m 计算结果 计算结果图 最不利滑动面 滑动圆心 2 400 40 600 m 滑动半径 46 623 m 滑动安全系数 1 732 起始x 终止x li Ci 謎 条实重 浮力 地震力 渗 透力 附加力X 附加力Y 下滑力 抗滑力 m鑙 超载 竖向 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 17 地震力 地震力 m m 度 m kPa 度 kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN 20 520 20 032 29 103 0 559 15 000 15 00 1 06 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 52 9 54 0 79779 0 00 0 00 20 032 19 543 28 418 0 556 15 000 15 00 3 16 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 1 50 10 15 0 80517 0 00 0 00 19 543 19 055 27 737 0 552 15 000 15 00 5 20 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 2 42 10 74 0 81240 0 00 0 00 19 055 18 566 27 061 0 549 15 000 15 00 7 18 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 3 26 11 29 0 81947 0 00 0 00 18 566 18 077 26 389 0 545 15 000 15 00 9 10 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 4 04 11 82 0 82638 0 00 0 00 18 077 17 589 25 720 0 542 15 000 15 00 10 97 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 4 76 12 32 0 83314 0 00 0 00 17 589 17 100 25 056 0 539 15 000 15 00 12 78 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 5 41 12 80 0 83975 0 00 0 00 17 100 16 612 24 395 0 536 15 000 15 00 14 54 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 00 13 26 0 84622 0 00 0 00 16 612 16 123 23 737 0 534 15 000 15 00 16 24 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 54 13 70 0 85253 0 00 0 00 16 123 15 634 23 083 0 531 15 000 15 00 17 90 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 02 14 12 0 85871 0 00 0 00 15 634 15 146 22 432 0 529 15 000 15 00 19 50 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 44 14 52 0 86474 0 00 0 00 15 146 14 657 21 784 0 526 15 000 15 00 21 05 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 81 14 90 0 87063 0 00 0 00 14 657 14 169 21 138 0 524 15 000 15 00 22 55 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 13 15 26 0 87639 0 00 0 00 14 169 13 680 20 496 0 522 15 000 15 00 24 01 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 41 15 60 0 88201 0 00 0 00 13 680 13 192 19 856 0 519 15 000 15 00 25 41 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 63 15 93 0 88750 0 00 0 00 13 192 12 703 19 219 0 517 15 000 15 00 26 76 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 81 16 24 0 89285 0 00 0 00 12 703 12 214 18 585 0 515 15 000 15 00 28 07 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 95 16 54 0 89808 0 00 0 00 12 214 11 726 17 952 0 514 15 000 15 00 29 33 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 9 04 16 82 0 90317 0 00 0 00 11 726 11 237 17 322 0 512 15 000 15 00 30 55 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 9 10 17 08 0 90814 0 00 0 00 11 237 10 749 16 694 0 510 15 000 15 00 31 72 0 00 0 00 0 00 永蓝高速路基路面综合设计 K70 200 K72 300 18 0 00 0 00 9 11 17 34 0 91299 0 00 0 00 10 749 10 260 16 069 0 508 15 000 15 00 32 84 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 9 09 17 57 0 91770 0 00 0 00 10 260 9 772 15 445 0 507 15 000 15 00 33 92 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 9 03 17 80 0 92230 0 00 0 00 9 772 9 283 14 823 0 505 15 000 15 00 34 95 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 94 18 01 0 92677 0 00 0 00 9 283 8 794 14 202 0 504 15 000 15 00 35 94 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 82 18 21 0 93112 0 00 0 00 8 794 8 306 13 584 0 503 15 000 15 00 36 88 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 66 18 40 0 93534 0 00 0 00 8 306 7 817 12 967 0 501 15 000 15 00 37 78 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 48 18 58 0 93945 0 00 0 00 7 817 7 329 12 352 0 500 15 000 15 00 38 64 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 27 18 74 0 94344 0 00 0 00 7 329 6 840 11 738 0 499 15 000 15 00 39 46 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 03 18 90 0 94732 0 00 0 00 6 840 6 352 11 125 0 498 15 000 15 00 40 23 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 76 19 04 0 95107 0 00 0 00 6 352 5 863 10 514 0 497 15 000 15 00 40 96 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 47 19 17 0 95471 0 00 0 00 5 863 5 374 9 904 0 496 15 000 15 00 41 65 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 16 19 29 0 95824 0 00 0 00 5 374 4 886 9 295 0 495 15 000 15 00 42 29 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 83 19 41 0 96165 0 00 0 00 4 886 4 397 8 687 0 494 15 000 15 00 42 90 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 48 19 51 0 96494 0 00 0 00 4 397 3 909 8 080 0 493 15 000 15 00 43 46 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 6 11 19 60 0 96812 0 00 0 00 3 909 3 420 7 474 0 493 15 000 15 00 43 98 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 5 72 19 68 0 97119 0 00 0 00 3 420 2 931 6 869 0 492 15 000 15 00 44 46 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 5 32 19 75 0 97414 0 00 0 00 2 931 2 443 6 264 0 492 15 000 15 00 44 90 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 4 90 19 82 0 97699 0 00 0 00 2 443 1 954 5 661 0 491 15 000 15 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